工程測(cè)量課程設(shè)計(jì)--橋梁控制網(wǎng)、橋墩、橋臺(tái)施工放樣技術(shù)設(shè)計(jì)

1、<p>　　橋梁控制網(wǎng)、橋墩、橋臺(tái)施工放樣</p><p><b>　　技術(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)要求2</b></p><p>　　二、荊岳長(zhǎng)江大橋工程簡(jiǎn)介2</p><p

2、><b>　　1、工程概況2</b></p><p>　　2、主橋設(shè)計(jì)采用的關(guān)鍵技術(shù)3</p><p>　　三、設(shè)計(jì)參考規(guī)范和要求3</p><p><b>　　1、參考規(guī)范3</b></p><p>　　2、橋梁施工平面控制網(wǎng)建立的原則：4</p><p>

3、　　四、平面控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)6</p><p>　　1、觀測(cè)方法的選擇6</p><p>　　1）三角網(wǎng)控制測(cè)量6</p><p>　　2）GPS控制網(wǎng)測(cè)量6</p><p>　　3）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理8</p><p>　　五、高程測(cè)量施工方法9</p><p>　　1、高程控制網(wǎng)布設(shè)9&

4、lt;/p><p>　　2、高程控制網(wǎng)測(cè)量9</p><p>　　六、橋墩、橋臺(tái)放樣10</p><p>　　七、后期橋墩橋臺(tái)變形監(jiān)測(cè)11</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)確定荊岳長(zhǎng)江大橋橋梁平面、高程控制網(wǎng)以及控制網(wǎng)必要精度。平面控制網(wǎng)中確定對(duì)橋軸線、

5、橋墩、橋臺(tái)的施工放樣設(shè)計(jì)，制定高程控制網(wǎng)觀測(cè)、橋臺(tái)橋墩放樣方案。</p><p>　　二、荊岳長(zhǎng)江大橋工程簡(jiǎn)介</p><p><b>　　1、工程概況</b></p><p>　　荊岳長(zhǎng)江大橋采用斜拉橋設(shè)計(jì)，以減少橋墩數(shù)量，方便船只航行。大橋南、北索塔高度分別為224.5米和265.5米，6月7日，北索塔順利封頂。接近80層樓高的南索塔封頂后

6、，標(biāo)志著大橋即將轉(zhuǎn)入橋面施工階段。</p><p>　　大橋工程的可行性研究報(bào)告由國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)以發(fā)改交運(yùn)[2006]724號(hào)《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于荊岳長(zhǎng)江公路大橋可行性研究的批復(fù)》文件批復(fù)；交通部以交公路發(fā)[2006]449號(hào)《關(guān)于荊岳長(zhǎng)江公路大橋初步設(shè)計(jì)的批復(fù)》批準(zhǔn)了初步設(shè)計(jì)。 </p><p>　　項(xiàng)目起自湖北省監(jiān)利縣白螺鎮(zhèn)王李村，跨長(zhǎng)江后止于湖南省岳陽(yáng)市云溪區(qū)道仁磯鎮(zhèn)大鼓山，建

7、設(shè)總里程5.419公里，其中長(zhǎng)江大橋總長(zhǎng)4302.5米，設(shè)白螺互通式立交和收費(fèi)管理養(yǎng)護(hù)分中心一處。 </p><p>　　大橋主體工程為跨南汊深泓主橋和跨北汊灘橋：主橋?yàn)橹骺?16米混合梁斜拉橋，跨度布置為（100+298）m+816m+（80+2×75）m，橋塔為H型，南塔高224.5m，北塔高267m；北灘橋?yàn)?00 m＋5×154m+100m七孔預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋。</p>

8、<p>　　2、主橋設(shè)計(jì)采用的關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　1）.鋼—混凝土混合主梁及其結(jié)合段、超寬度分離式邊箱砼主梁、最大索力8900kN最大長(zhǎng)度443米的斜拉索及其減震技術(shù)、267米高主塔及主塔鋼錨梁、北塔基礎(chǔ)直徑33m的雙鋼圍堰施工，南塔基礎(chǔ)在揉皺破碎的地基上。 </p><p>　　2）．北灘橋主跨154米聯(lián)長(zhǎng)970米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的抗裂和耐久性技術(shù)。 </p

9、><p>　　3）．高地震烈度區(qū)特大型主橋和北灘橋的抗震技術(shù)。 </p><p>　　4）．鋼橋環(huán)氧瀝青砼橋面鋪裝技術(shù)。 </p><p>　　5）．長(zhǎng)江三峽工程蓄水對(duì)橋位河段的水文分析和對(duì)水域內(nèi)橋梁施工的影響。</p><p>　　三、設(shè)計(jì)參考規(guī)范和要求</p><p><b>　　1、參考規(guī)范</b&g

10、t;</p><p>　　1）.《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026－2007）；</p><p>　　2）.《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）；</p><p>　　3）.《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ071-9）；</p><p>　　4）.《國(guó)家一二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》(GB12897-91)</p><

11、;p>　　5）.《公路勘測(cè)規(guī)范》(JTJ061-99)</p><p>　　6）.《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》(GB/18314-2009)</p><p>　　2、橋梁施工平面控制網(wǎng)建立的原則：</p><p>　　1 ）橋梁施工平面控制網(wǎng)，宜布設(shè)成自由網(wǎng)，并根據(jù)線路測(cè)量控制點(diǎn)定位。</p><p>　　2） 控制網(wǎng)可采用GPS

12、 網(wǎng)、三角形網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)等形式。</p><p>　　3） 控制網(wǎng)的邊長(zhǎng)，宜為主橋軸線長(zhǎng)度的0．5-1．5 倍。</p><p>　　4） 當(dāng)控制網(wǎng)跨越江河時(shí)，每岸不少于3 點(diǎn)，其中軸線上每岸宜布設(shè)2 點(diǎn)。</p><p>　　表3-1 平面控制測(cè)量等級(jí) </p><p>　　表3-2 橋梁施工控制網(wǎng)等級(jí)的選

13、擇 </p><p>　　注：1 為橋的總長(zhǎng) </p><p>　　2 l 為跨越的寬度指橋梁所跨越的江、河、峽谷的寬度。</p><p>　　表3-3 水準(zhǔn)測(cè)量的主要技術(shù)要求</p><p>　　注：1.成帶節(jié)點(diǎn)的水準(zhǔn)網(wǎng)時(shí)，節(jié)點(diǎn)之間或節(jié)點(diǎn)與已知點(diǎn)之間的路線長(zhǎng)度，不應(yīng)大于表中規(guī)定的0.7倍。</p><p&g

14、t;　　2.L為往返段附合或閉合環(huán)的水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，km。n為測(cè)站數(shù)。</p><p>　　四、平面控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、觀測(cè)方法的選擇</b></p><p><b>　　1）三角網(wǎng)控制測(cè)量</b></p><p>　　橋梁平面控制以往主要采用三角網(wǎng)，三角網(wǎng)可以用于測(cè)定橋軸線

15、長(zhǎng)度，并可以為交會(huì)墩臺(tái)位置提供平面控制點(diǎn)。目前，由于測(cè)距儀和全站儀的日益普及，橋梁平面控制網(wǎng)大多采用測(cè)邊網(wǎng)或邊角同測(cè)網(wǎng)。在建立橋梁平面控制網(wǎng)時(shí)，既要考慮三角網(wǎng)本身的精度（即圖形強(qiáng)度），又要考慮后繼施工的需要，所以在布網(wǎng)之前應(yīng)對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)方案、施工方法、施工機(jī)具及場(chǎng)地布置、橋址地形及周圍的環(huán)境條件、測(cè)設(shè)精度要求等方面內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真研究，然后在橋址地形圖上擬定布網(wǎng)方案，再到現(xiàn)場(chǎng)按照下列基本要求選定點(diǎn)位。網(wǎng)形應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，使測(cè)得的橋軸線尺度

16、精度能夠滿足施工要求，并能利用這些三角點(diǎn)，以足夠的精度用前方交會(huì)法為橋墩放樣。當(dāng)主網(wǎng)的三角點(diǎn)數(shù)目不能滿足施工需要時(shí)，要求能方便地增設(shè)插點(diǎn)，這一點(diǎn)在初擬網(wǎng)形時(shí)應(yīng)有所考慮。在滿足精度和施工要求的前提下，網(wǎng)形應(yīng)力求簡(jiǎn)單。</p><p>　　2）GPS控制網(wǎng)測(cè)量</p><p>　　為了更加方便地進(jìn)行控制測(cè)量現(xiàn)在一般選用GPS控制網(wǎng)。GPS平面控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)通過(guò)GPS測(cè)量獲得的是GPS基線向量

17、, 屬于W GS284坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)差。而在一般橋梁工程中用的是北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系,在大跨徑橋梁工程中, 由于實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)在投影面上的變形很大, 常采用工程獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo), 這樣就存在GPS定位成果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。常用的轉(zhuǎn)換模型(1)為:</p><p>　　式中R為兩個(gè)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣,Δx0 為兩個(gè)坐標(biāo)系的平移參數(shù)向量, m為尺度變化參數(shù)。所以必須明確GPS成果所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù), 即明確

18、GPS控制網(wǎng)的基準(zhǔn)。</p><p>　　大跨徑橋梁GPS平面控制網(wǎng)的基準(zhǔn)包括位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。位置基準(zhǔn)一般是由給定的起算點(diǎn)坐標(biāo)確定。方位基準(zhǔn)一般以給定的起算方位值確定, 或由GPS基線向量的方位作為方位基準(zhǔn)。尺度基準(zhǔn)由兩個(gè)以上的起算點(diǎn)間的距離確定, 或由GPS基線向量的長(zhǎng)度確定。因此大跨徑橋梁GPS平面控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì), 實(shí)質(zhì)上是確定控制網(wǎng)的位置基準(zhǔn)問(wèn)題。當(dāng)采用工程獨(dú)立坐標(biāo)系時(shí), 應(yīng)獲得以下參數(shù):

19、①工程所采用的參考橢球; ②高斯投影帶的寬度, 及坐標(biāo)系的中央子午線經(jīng)度; ③橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)的加常數(shù); ④坐標(biāo)系的投影面高程及測(cè)區(qū)平均高程異常值; ⑤起算點(diǎn)的三維坐標(biāo)。</p><p>　　GPS平面控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)：大跨徑橋梁GPS控制點(diǎn)的布設(shè)GPS平面控制網(wǎng)的所有控制點(diǎn)與橋軸線的里程起算點(diǎn)及橋軸線方向存在著精密的相對(duì)關(guān)系。對(duì)大跨徑橋梁來(lái)說(shuō), GPS控制網(wǎng)一般應(yīng)由一個(gè)或若干個(gè)獨(dú)立觀測(cè)環(huán)構(gòu)成,以三角形和大地四邊形

20、組成的混合網(wǎng)的形式布設(shè)。由于大跨徑橋梁的實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)在投影面上的變形影響不容忽視, 應(yīng)采用工程獨(dú)立坐標(biāo)系, 把投影的中央子午線設(shè)定在橋梁中軸線處, 實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)歸算至測(cè)區(qū)的抵償高程面上。在選定這</p><p>　　些控制點(diǎn)時(shí), 應(yīng)注意下列問(wèn)題:</p><p>　　1) GPS控制網(wǎng)的控制點(diǎn)必須能控制全橋及與之相關(guān)的重要附屬工程。</p><p>　　2) 橋軸線一般是控

21、制網(wǎng)中的一條邊。</p><p>　　3) 所有控制點(diǎn)都必須選定在開(kāi)闊、安全、穩(wěn)固的地方, 便于安置GPS接收機(jī)和衛(wèi)星信號(hào)的接收, 高度角15°以上不能有障礙物阻擋衛(wèi)星信號(hào), 遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射臺(tái)和高壓輸電線。</p><p>　　4) GPS控制網(wǎng)的圖形應(yīng)力求簡(jiǎn)單、剛強(qiáng), 以利于提高精度。并應(yīng)保證控制網(wǎng)的擴(kuò)展和墩臺(tái)定位的精度。同時(shí)還應(yīng)注意邊長(zhǎng)要適中, 各邊長(zhǎng)度不宜相差過(guò)大。并

22、方便施工定位放樣和減少工作量。</p><p>　　大跨徑橋梁GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以用以下四個(gè)準(zhǔn)則來(lái)評(píng)價(jià)大跨徑橋梁GPS控制網(wǎng)的質(zhì)量, 即精度、可靠性、靈敏度和費(fèi)用。大跨徑橋梁GPS控制網(wǎng)采用格拉法倫德(E?Grafarend)的四階段設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。用以下方法來(lái)進(jìn)行觀測(cè)方案的優(yōu)化。首先構(gòu)造出大跨徑橋梁GPS控制網(wǎng)的準(zhǔn)則矩陣。準(zhǔn)則矩陣是以一個(gè)理想結(jié)構(gòu)來(lái)給定控制網(wǎng)位置參數(shù)的協(xié)因數(shù)矩陣。用T K(Taylo

23、r2Karman)結(jié)構(gòu)可以構(gòu)造出準(zhǔn)則矩陣Qxx。對(duì)于控制網(wǎng)中1 , 2兩點(diǎn)的協(xié)因數(shù)子陣(2) :</p><p><b>　　3）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　為了滿足大跨徑橋梁施工控制網(wǎng)的要求, GPS 平面控制網(wǎng)在外業(yè)觀測(cè)質(zhì)量合格后, 內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)處理一般的過(guò)程為: ①GPS基線計(jì)算; ②在W GS284坐標(biāo)系上進(jìn)行三維無(wú)約束平差; ③在根據(jù)工程獨(dú)立坐標(biāo)

24、系定義的測(cè)區(qū)局部橢球</p><p>　　上, 進(jìn)行二維約束平差, 獲得控制點(diǎn)的平差坐標(biāo)。</p><p>　　基于以上三角網(wǎng)和GPS王的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)選用GPS網(wǎng)作為平面控制網(wǎng)。</p><p>　　五、高程測(cè)量施工方法</p><p>　　對(duì)于大型橋梁高程控制必須采用高精度的水準(zhǔn)測(cè)量。如果橋梁軸線長(zhǎng)度非常大,高程控制測(cè)量還必須采用跨河水準(zhǔn)

25、的方法聯(lián)測(cè)兩岸的控制點(diǎn)高程。</p><p>　　測(cè)量?jī)?nèi)容主要是采用水準(zhǔn)測(cè)量手段布設(shè)和測(cè)量大橋施工高程控制網(wǎng)點(diǎn)。</p><p><b>　　1、高程控制網(wǎng)布設(shè)</b></p><p>　　控制點(diǎn)的選點(diǎn)非常重要, 其位置的選取可從以下幾個(gè)方面考慮:如能在保證穩(wěn)定性的前提下直接就近施工, 既保證了施工放樣的方便性, 又減少了控制點(diǎn)的傳遞誤差, 提

26、高了工程質(zhì)量。由于施工周期較長(zhǎng),在施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生控制點(diǎn)被破壞或點(diǎn)位位移等情況,控制點(diǎn)的維護(hù)問(wèn)題也就成了一個(gè)必須考慮的重要問(wèn)題。施工控制網(wǎng)不單單僅為施工服務(wù), 同時(shí)還擔(dān)負(fù)著為運(yùn)營(yíng)期間提供監(jiān)測(cè)依據(jù)的任務(wù), 如果施工結(jié)束后點(diǎn)位被破壞,則需重新布設(shè)一套用于運(yùn)營(yíng)期間監(jiān)控的控制網(wǎng),為此既違反經(jīng)濟(jì)性原則,也不利于后期大橋的運(yùn)營(yíng)監(jiān)控。點(diǎn)位布設(shè)還需充分考慮水準(zhǔn)測(cè)量施測(cè)的作業(yè)環(huán)境和控制網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。</p><p><

27、b>　　2、高程控制網(wǎng)測(cè)量</b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的有利條件將水準(zhǔn)尺固定在岸邊防汛墻側(cè)壁并使水準(zhǔn)尺圓氣泡居中,固定儀器站點(diǎn)在岸邊防汛墻頂,兩岸站點(diǎn)到近尺點(diǎn)距離盡量相等, 根據(jù)水平視線將對(duì)岸覘標(biāo)固定在適當(dāng)高度的位置, 并測(cè)量站點(diǎn)到對(duì)岸覘標(biāo)點(diǎn)的水平距離。為了保證測(cè)量精度, 結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn),分別針對(duì)陸地水準(zhǔn)和跨河水準(zhǔn)制定測(cè)量方案。</p><p>　　陸地水準(zhǔn)采用1

28、臺(tái)TopconDL101C型電子水準(zhǔn)儀( 0. 5mm) 及配套條碼水準(zhǔn)尺按二等水準(zhǔn)測(cè)量要求進(jìn)行。測(cè)前進(jìn)行水準(zhǔn)儀的i 角檢驗(yàn)和校正, 觀測(cè)選擇氣溫變化不大和成像條件較好的天氣,往返觀測(cè)各一次, 前后視距采用皮尺量距定位,地面打入水準(zhǔn)釘作臨時(shí)轉(zhuǎn)點(diǎn), 視距基本相等, 視線長(zhǎng)度≤ 50m,前后視距差≤1m, 任一測(cè)站上前后視距累積差≤3m,視線高度( 下絲讀數(shù))大于等于0.3m。數(shù)據(jù)由儀器自動(dòng)記錄,內(nèi)業(yè)輸出打印電子水準(zhǔn)觀測(cè)手簿。</p&

29、gt;<p>　　跨河水準(zhǔn)采用經(jīng)緯儀傾角法, 選用2臺(tái)TCA2003全站儀同時(shí)對(duì)向觀測(cè)。測(cè)前進(jìn)行全站儀和水準(zhǔn)尺檢定, 制作60cm×80cm的覘標(biāo), 精確測(cè)量覘標(biāo)上下標(biāo)線的間距。外業(yè)施測(cè)選擇氣象條件較好的上午日出后1h和下午日落前1h。在具體測(cè)量時(shí), 結(jié)合實(shí)際情況和精度要求, 制定觀測(cè)程序: 近尺觀測(cè), 盤左: 讀取離水平視線最近的刻畫(huà)線的讀數(shù),照準(zhǔn)該刻畫(huà)線的上下沿各1次并讀數(shù); 盤右: 照準(zhǔn)該刻畫(huà)線的上下沿各1

30、次并讀數(shù);1次盤左和盤右觀測(cè)組成近尺1組,每測(cè)回近尺觀測(cè)1組。遠(yuǎn)尺覘標(biāo)觀測(cè), 盤左:照準(zhǔn)上下標(biāo)志線各2次并讀數(shù);盤右: 照準(zhǔn)上下標(biāo)志線各2次并讀數(shù);1次盤左和盤右同時(shí)對(duì)向觀測(cè)組成1組遠(yuǎn)尺觀測(cè), 每測(cè)回遠(yuǎn)尺觀測(cè)8組。一測(cè)回內(nèi),第一次照準(zhǔn)對(duì)岸覘標(biāo)調(diào)焦清晰后再讀數(shù),本測(cè)回內(nèi)物鏡不得再次調(diào)焦。 每測(cè)回觀測(cè)完成后,間歇15min,重新整平儀器進(jìn)行下一測(cè)回觀測(cè)。一個(gè)時(shí)段結(jié)束后,兩岸儀器及水準(zhǔn)尺相互對(duì)調(diào); 若各項(xiàng)觀測(cè)限差超限及時(shí)重測(cè)或補(bǔ)測(cè)。</

31、p><p><b>　　六、橋墩、橋臺(tái)放樣</b></p><p>　　承臺(tái)、墩身和臺(tái)身的細(xì)部放樣，也是以它的縱橫軸線作為依據(jù)。在立模板的外面需預(yù)先畫(huà)出它的中心線，然后在縱橫軸線的護(hù)樁上架設(shè)經(jīng)緯儀，照準(zhǔn)該鈾線方向上的另一護(hù)樁，根據(jù)這一方向校正模板的位置，直至模板中線位于視線的方向上。在施工過(guò)程中，經(jīng)常要利用護(hù)樁恢復(fù)墩、臺(tái)的縱橫軸線，即在墩、臺(tái)身一側(cè)的護(hù)樁上架設(shè)經(jīng)緯儀，照準(zhǔn)

32、另一側(cè)的護(hù)樁。但墩身筑高后，視線被阻，就無(wú)法進(jìn)行，此時(shí)，可在墩身尚未阻擋視線以前，將軸線方向用油漆標(biāo)記在已成的墩身上，以后恢復(fù)軸線時(shí)可在護(hù)樁上架設(shè)儀器，照準(zhǔn)這個(gè)標(biāo)志即可。在建造空心墩時(shí)，墩身的中心可用ZL自動(dòng)垂準(zhǔn)儀從基礎(chǔ)的中心點(diǎn)上直接向上投影。當(dāng)墩、臺(tái)身砌筑至離頂帽底約30cm處，仍用上述方法定出墩、臺(tái)中心及縱橫軸線，以便據(jù)以安裝頂帽的模板，安裝錨栓孔以及綁扎鋼筋。模板立好后，應(yīng)再一次進(jìn)行復(fù)核，以確保頂帽中心、錨栓孔位置等符合設(shè)計(jì)要求。

33、模板位置中心的偏差不得大于1cm，并于模板上標(biāo)出墩頂標(biāo)高，以便控制灌注混凝土的標(biāo)高。當(dāng)混凝土灌注墩帽至頂部時(shí)，在墩的縱橫軸線及墩的中心處，應(yīng)埋設(shè)中心標(biāo)志，在縱軸線的兩側(cè)的上下游埋設(shè)兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，并測(cè)定出中心標(biāo)志的坐標(biāo)和水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。這些標(biāo)志不但作為安置支承墊石</p><p>　　七、后期橋墩橋臺(tái)變形監(jiān)測(cè)</p><p>　　在橋梁的建造過(guò)程中及建成營(yíng)運(yùn)時(shí)，由于開(kāi)挖、荷載變化、地質(zhì)條件不同、